题目
具有单进料和采用全凝器的精馏塔(见图2-11)，若以新鲜蒸汽直接进入塔釜一级代替再沸器分离乙醇和水的混合物。假定固定进料，绝热操作，全塔压力为常压，并规定塔顶乙醇浓度。求：(1)设计变量是多少;(2)若完成-|||-设计,您想推荐哪些变量?-|||-D-|||-F-|||-乙醇+ 水蒸气-|||-水-|||-w
具有单进料和采用全凝器的精馏塔(见图2-11)，若以新鲜蒸汽直接进入塔釜一级代替再沸器分离乙醇和水的混合物。假定固定进料，绝热操作，全塔压力为常压，并规定塔顶乙醇浓度。求：
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定固定设计变量数
- 进料物流确定的固定设计变量：进料物流的组成、流率、温度和压力，共4个变量。
- 蒸汽物流确定的固定设计变量：蒸汽的流率、温度和压力，共3个变量。
- 装置压力等级数：1个变量。
- 固定设计变量数 $N_{x}^{u} = 4 + 3 + 1 = 8$。
步骤 2：确定可调设计变量数
- 串级单元数：2个。
- 分配器数：1个。
- 传热单元数：1个。
- 由于固定了塔顶乙醇的浓度，所以要减去1个变量。
- 可调设计变量数 $N_{a}^{u} = 2 + 1 + 1 - 1 = 3$。
步骤 3：计算总设计变量数
- 总设计变量数 $N_{1}^{u} = N_{x}^{u} + N_{a}^{u} = 8 + 3 = 11$。
步骤 4：推荐设计变量
- 固定设计变量：进料组成、流率、温度和压力，蒸汽流率、温度和压力，塔操作压力，共8个变量。
- 可调设计变量：重组分在塔底浓度、回流比R和塔板数，全塔塔板数、进料位置和回流状态，共3个变量。
- 进料物流确定的固定设计变量：进料物流的组成、流率、温度和压力，共4个变量。
- 蒸汽物流确定的固定设计变量：蒸汽的流率、温度和压力，共3个变量。
- 装置压力等级数：1个变量。
- 固定设计变量数 $N_{x}^{u} = 4 + 3 + 1 = 8$。
步骤 2：确定可调设计变量数
- 串级单元数：2个。
- 分配器数：1个。
- 传热单元数：1个。
- 由于固定了塔顶乙醇的浓度，所以要减去1个变量。
- 可调设计变量数 $N_{a}^{u} = 2 + 1 + 1 - 1 = 3$。
步骤 3：计算总设计变量数
- 总设计变量数 $N_{1}^{u} = N_{x}^{u} + N_{a}^{u} = 8 + 3 = 11$。
步骤 4：推荐设计变量
- 固定设计变量：进料组成、流率、温度和压力，蒸汽流率、温度和压力，塔操作压力，共8个变量。
- 可调设计变量：重组分在塔底浓度、回流比R和塔板数，全塔塔板数、进料位置和回流状态，共3个变量。